Regulation of cocaine seeking behavior by locus coeruleus noradrenergic activity in the ventral tegmental area is time- and contingency-dependent

Substance use disorder is linked to impairments in the ventral tegmental area (VTA) dopamine (DA) reward system. Noradrenergic (NA) inputs from locus coeruleus (LC) into VTA have been shown to modulate VTA neuronal activity, and are implicated in psychostimulant effects. Phasic LC activity controls time- and context-sensitive processes: decision making, cognitive flexibility, motivation and attention. However, it is not yet known how such temporally-distinct LC activity contributes to cocaine seeking. In a previous study we demonstrated that pharmacological inhibition of NA signaling in VTA specifically attenuates cocaine-seeking. Here, we used virally-delivered opsins to target LC neurons for inhibition or excitation, delivered onto afferents in VTA of male rats seeking cocaine under extinction conditions. Optogenetic stimulation or inhibition was delivered in distinct conditions: upon active lever press, contingently with discreet cues; or non-contingently, i.e., throughout the cocaine seeking session. Non-contingent inhibition of LC noradrenergic under extinction conditions. In contrast, contingent inhibition increased, while contingent stimulation reduced cocaine seeking. These findings were specific for cocaine, but not natural reward (food) seeking. Our results show that NA release in VTA drives behavior depending on timing and contingency between stimuli – context, discreet conditioned cues and reinforcer availability. We show that, depending on those factors, noradrenergic signaling in VTA has opposing roles, either driving CS-induced drug seeking, or contributing to behavioral flexibility and thus extinction

Does long-term high fat diet always lead to smaller hippocampi volumes, metabolite concentrations, and worse learning and memory? : a magnetic resonance and behavioral study in wistar rats

Background. Obesity is a worldwide epidemic with more than 600 million affected individuals. Human studies have demonstrated some alterations in brains of otherwise healthy obese individuals and elevated risk of neurodegenerative disease of old age; these studies have also pointed to slightly diminished memory and executive functions among healthy obese individuals. Similar findings were obtained in animal models of obesity induced by high fat diet. On the other hand, low carbohydrate high fat diets are currently promoted for losing weight (e.g., Atkin’s style diets). However, the long-term effects of such diets are not known. Additionally, high fat diets leading to (mild) ketonemia were shown to improve brain function in elderly humans and in some animal models. Aim. To evaluate the hypothesis that long-term use of a high fat diet was associated with decreases in spatial memory, smaller hippocampi and hippocampi metabolite concentrations in Wistar rats. Methods. Twenty five male Wistar rats were put on high fat diet (HFD; 60% calories from fat, 30% from carbohydrates) on their 55th day of life, while 25 control male rats (CONs) remained on chow. Adequate levels of essential nutrients were provided. Both groups underwent memory tests in 8-arm radial maze at 3rd, 6th, 9th, and 12th month. 1H magnetic resonance spectroscopy was employed to measure concentrations of tNAA (marker of neuronal integrity) at one month and one year, whereas MRI was used to evaluate hippocampal volumes. Results. Obese rats (OBRs) consumed similar amount of calories as CONs, but less proteins. However, their protein intake was within recommended amounts. Throughout the experiment OBRs had statistically higher concentrations of blood ketone bodies than CONs, but still within normal values. At post-mortem assessment, OBRs had 38% larger fat deposits than CONs (p<0.05), as evaluated by volume of epididymis fat, an acknowledged marker of fat deposits in rats. Contrary to our expectations, OBRs had better scores of memory behavioral tasks than CONs throughout the experiment. At one year, their hippocampi were by 2.6% larger than in CONs (p = 0.05), whereas concentration of tNAA was 9.8% higher (p = 0.014). Conclusion. Long-term HFD in our study resulted in better memory, larger hippocampal volumes, as well as higher hippocampal metabolite concentrations, possibly due to increased levels of blood ketone bodies. The results should be interpreted with caution, as results from animal models do not necessarily directly translate in human condition

The influence of unhealthy diet on central nervous system

Odpowiednia dieta jest kluczowym czynnikiem niezbędnym do utrzymania prawidłowych funkcji układu nerwowego. Powinna być ona bogata we wszystkie niezbędne składniki odżywcze w odpowiednich proporcjach. Tymczasem od ponad kilkudziesięciu lat można zaobserwować nadużywanie tłuszczów i cukru w codziennym żywieniu. Dieta ta wpływa nie tylko na rozwój syndromu metabolicznego, cukrzycy czy miażdżycy, ale przyczynia się również do powstania zaburzeń w centralnym układzie nerwowym. Zwiększenie ryzyka udaru oraz rozwoju uzależnienia od jedzenia to najbardziej powszechne konsekwencje nieprawidłowego odżywiania się. Wykazano także korelację pomiędzy częstością występowania chorób neurodegeneracyjnych a liczbą osób otyłych. Badania wskazują również, iż otyłość może przyczyniać się do utraty zdolności poznawczych oraz szybszego procesu starzenia się. W poszukiwaniu molekularnego podłoża zmian w zaburzeniach zdolności poznawczych badacze skupiają się na analizie poziomu białek odpowiedzialnych za procesy pamięciowe, rozwoju stresu oksydacyjnego, zmianach w przepuszczalności bariery krew-mózg i zaburzeniach regulacji glukozy.Appropriate diet is a crucial factor for maintaining normal function of the nervous system. The diet should be rich in all the essential nutrients in suitable proportions. Contemporary diets, however, are often too rich in fat and sugar, and thus poorly balanced. This can lead to very serious health and life consequences and is a major factor inducing growth of the epidemic of overweight and obesity. It can lead among other things to cardiovascular disease, diabetes and liver dysfunction. Bad eating habits can also lead to disturbances in the functioning of the nervous system, including stroke, food addiction, neurodegenerative disorders and cognitive disorders. Oxidative stress, loss of brain-blood barrier integrity, dysfunction of gluco-regulation and changes in the level of proteins related to learning and memory are the major findings from studies of molecular basis of changes in cognitive performance associated with high fat and high sugar diet

The effect of high-fat diet on learning in rats.

Tematem niniejszej pracy jest omówienie eksperymentu badającego wpływ diety wysokotłuszczowej na funkcje poznawcze u szczurów związane z pamięcią i uczeniem się.Na podstawie szeregu publikacji opisano wpływ diety wysokotłuszczowej i wysokocukrowej na organizm, a przede wszystkim na układ nerwowy. Przedstawiona została skala problemu rozwoju epidemii otyłości, do czego przyczynia się coraz bardziej rozpowszechniona dieta wysokotłuszczowa. Ponadto omówiono wiele badań z zastosowaniem tejże diety i jej wpływu na rozwój zaburzeń układu nerwowego, takich jak: udar, uzależnienia od jedzenia, choroby neurodegeneracyjne, a przede wszystkim omówiono wpływ żywienia wysokotłuszczowego na zaburzenia zdolności poznawczych zarówno u ludzi jak i u szczurów. Celem eksperymentu będącego podstawą do napisania tejże pracy było sprawdzenie długoterminowego wpływu diety wysokotłuszczowej z wysoką zawartością sacharozy na pamięć i uczenie się u szczurów. Ponadto sprawdzano wpływ diety na poziom biochemicznych czynników we krwi takich, jak glukoza i ciała ketonowe. W tym celu użyto 50 samców szczurów szczepu Wistar, podzielonych na dwie grupy (n=25). Zwierzęta te karmione były standardową dietą laboratoryjną lub dietą wysokotłuszczową z wysoką zawartością sacharozy przez rok. Masa ciała, poziom glukozy i ciał ketonowych we krwi mierzono co dwa tygodnie podczas eksperymentu. Zdolność uczenia się była oceniana przy użyciu ośmioramiennego labiryntu radialnego w 3-, 6-, 9-, 12 miesiącu. Wykazano, iż zastosowana wysokotłuszczowa dieta poprawia zdolność przestrzennego uczenia się u szczurów, ma także korzystny wpływ na pamięć długotrwałą oraz powoduje wzrost poziomu ciał ketonowych we krwi.Subject of my thesis is a presentation of experiment, which explores impact of high fat diet on spatial learning and memory.Introduction is a review of recent publications about influence of high fat diet on organism especially on nervous system. The scale of the problem of epidemic obesity was presented. Furthermore, relationships between high fat diet and develop disorders of central nervous system such as stroke, food addiction, neurodegenerative disease and cognitive disorders especially learning and memory impairments was shown. The aim of this study was to explore if the high fat diet with high level of sucrose had influence on learning and on blood levels of biochemical factors such as glucose and ketone bodies. In this experiment fifty male Wistar rats were used. The animals were randomly divided into two groups (n=25) and were fed standard laboratory chow of high-fat diet with high level of sucrose for a year. Body weight, blood levels of glucose and ketone bodies were measured every two weeks. Spatial learning was assessed with radial 8-arm maze at 3-, 6-, 9-, 12-months. Results of this study demonstrated that consumption of high fat diet with high level of sucrose can improve spatial learning and long- term memory in rats. Furthermore, increase of ketone bodies blood levels in experimental group was observed

Disfunctions of Basal Ganglia. Options of treatment.

Tematem niniejszej pracy jest przedstawienie i scharakteryzowanie najczęstszych zaburzeń układu pozapiramidowego. W pracy podjęto się zadania przeglądu aktualnych publikacji dotyczących choroby Parkinsona, zaniku wieloukładowego, postępującego porażenia nadjądrowego, pląsawicy Huntingtona, choroby Wilsona oraz zespołu Gillesa de la Tourette’a. Przedstawiono budowę i funkcjonowanie jąder podstawnych. Omówione zostało występowanie, przyczyny, patologiczne zmiany w obrębie mózgowia, charakterystyczne objawy, metody diagnostyczne oraz możliwości leczenia poszczególnych chorób. Schorzenia podzielone zostały na dwie grupy. Pierwsza z nich to zaburzenia hipokinetyczne do których zaliczamy m.in. chorobę Parkinsona, zanik wieloukładowy oraz postępujące porażenie nadjądrowe. Charakteryzują się one wysokim napięciem mięśni i niemożnością ruchu. Najczęstszą hipokinezją jest choroba Parkinsona, w której dochodzi do zaniku neuronów dopaminergicznych, dlatego też leczenie polega przede wszystkim na uzupełnianiu niedoborów dopaminy. Podobne, lecz ostrzejsze w przebiegu są zaburzenia określane mianem parkinsonizmu plus, do których zaliczamy m.in. zanik wieloukładowy oraz postępujące porażenie nadjądrowe. Drugą grupą są zaburzenia hiperkinetyczne objawiające się wykonywaniem przez chorego niekontrolowanych, nieskoordynowanych ruchów czemu towarzyszy obniżone napięcie mięśniowe. Zaliczamy tutaj m. in. pląsawicę Huntingtona, chorobę Wilsona oraz zespół Gillesa de la Tourette’a. Pląsawica Huntingtona jest skutkiem mutacji w genie kodującym huntingtynę. Białko to zaczyna odkładać się w obrębie jąder podstawnych powodując ich degenerację. Kolejnym hiperkinetycznym, dziedzicznym zaburzeniem jest choroba Wilsona, polegająca na nadmiernym gromadzeniu się miedzi m.in. w mózgu, skutkiem czego dochodzi do zaniku neuronów prążkowia i glejozy. Ostatnią opisaną hiperkinezją jest zespół Gillesa de la Tourette’a czyli tzw. choroba tików, objawiająca się pojawianiem się różnych form niekontrolowanych ruchów, czemu towarzyszy wydawanie nienaturalnych dźwięków. Objawy te są skutkiem zakłóceń w połączeniach jąder podstawnych z korą mózgową. Zarówno hiperkinezje, jak i hipokinezje są chorobami nieuleczalnymi, a dostępne formy terapii farmakologicznej czy chirurgicznej mają tylko formę leczenia objawowego.Subject of my thesis is presentation and characterizing most common disorders of extrapyramidal systems. In the thesis a review of recent publications about Parkinson’s disease (PD), Multiple System Atrophy (MSA), Progressive supranuclear palsy (PSP), Huntington’s disease, Wilson’s disease and Gilles de la Tourette syndrome has been done. Anatomy and functioning of the basal ganglia was provided. Appearance, pathogenesis, neuropathology, symptoms diagnosis and treatment for these disorder were reviewed. Disorders were classified into two groups. First of these are hypokinetic diseases that include: Parkinson’s disease, MSA and PSP. They are characterized by high tension of muscles and impossibility of movement. Most common of hypokinetic disorder is PD in which dopaminergic neurons get lost, so treatment consists of refilling deficiency of dopamine. Similar but more acute disorders are referred as Parkinson plus, which include: Multiple System Atrophy and Progressive supranuclear palsy.Hyperkinetic disorders are the second group. Symptoms of these diseases are uncontrolled, uncoordinated movements with low tension of muscles. In this group are Huntington’s disease, Wilson’s disease, and Gilles de la Tourette syndrome. Huntington’s disease is caused by mutation in gene which codes huntingtin. This protein aggregates in basal ganglia and causes their degeneration. Next hyperkinetic, inherited disease is Wilson’s disease. Wilson’s disease consists of excessive copper aggregation resulting in striatal neurons loss and gliosis. Tourette’s syndrome is the last reviewed, hyperkinetic disease. Symptoms of this disorder are tics - uncontrolled movements and strange sounds emitted. This is caused by interruption of connections between the basal ganglia and cortex. All of the disorders are incurable and available methods of surgical or pharmacological treatments can be helpful only for relief of their symptoms

Special Issue “New Frontiers in Meat Science and Technology”

To meet the growing demands of consumers, in the field of meat science, the search for methods to increase the nutritional value and provide functional features to meat products has recently rapidly expanded [...

Fatty acid profile, color and lipid oxidation of organic fermented sausage during chilling storage as influenced by acid whey and probiotic strains addition

Organic fermented sausages typically spoil during long-term storage due to oxidative rancidity. The application of natural antioxidants to meat stuffing is a major practice intended to inhibit the oxidation process and color changes. This study aimed to assess the effect of two unusual starter cultures: three probiotic strains (Lactobacillus casei LOCK 0900, Lactobacillus casei LOCK 0908 and Lactobacillus paracasei LOCK 0919) and lactic acid bacteria from acid whey on model fermented sausage type products focusing on oxidative stability by measuring instrumental color (L*, a*, b* values), conjugated dienes (CD), TBARS immediately after 21 days of ripening (0) and after 90 and 180 days of refrigerated storage (4 ºC). Determination of fatty acid composition, in meat product was performed after ripening and after 180 days of storage. At the end of the storage period, the salted sausages were characterized by the same content of polyunsaturated fatty acids (PUFA) compared to cured samples. The addition of acid whey and a mixture of probiotic strains to nitrite-free sausage formulation was barely able to protect lipids against oxidation in comparison to nitrite during vacuum storage. Surprisingly, the use of acid whey has an influence on the desired red-pinkish color of organic fermented sausage after ripening and after 180 days of storage period

Alpha1-adrenergic receptor blockade in the ventral tegmental area modulates conditional stimulus-induced cocaine seeking

Exposure to drug-associated cues evokes drug-craving and upregulates noradrenaline (NA) and dopamine (DA) system activity. Importantly, conditional stimulus-induced drug-seeking behavior depends particularly on phasic DA signaling downstream from the ventral tegmental area (VTA), a midbrain structure key for the regulation of cocaine seeking. In particular, the activity of the alpha1-adrenergic receptor (α1-AR), which has recently been hypothesized to modulate salience encoding, is capable of bidirectional regulation of VTA dopaminergic activity. Thus, the impact of the conditional stimuli (CSs) on drug-seeking behavior might involve α1-AR signaling in the VTA. To date, the role of VTA α1-ARs in regulating CS-induced cocaine seeking has not been studied. In male Sprague–Dawley rats, we found that intra-VTA terazosin, a selective α1-AR antagonist, attenuated CS-induced cocaine seeking in a novel context and under extinction conditions, as well as CS-induced reinstatement of cocaine seeking. In contrast, terazosin microinfusion in a dose that attenuated CS-induced cocaine seeking had no effects on CS-induced food seeking or stress (2 mg/kg yohimbine)-evoked reinstatement of cocaine seeking. The potential nonspecific effects (sedative, anxiogenic) of α1-AR blockade of the VTA were also measured in the open-field test. Finally, using immunostaining, we demonstrated dopamine β-hydroxylase (DBH)-positive afferents in the VTA of cocaine-abstinent rats, providing a neuroanatomical substrate for the α1-AR mechanism. These results demonstrated for the first time that NAergic signaling via VTA α1-ARs potently and selectively regulates CS-induced cocaine seeking. Our findings provide new neuronal mechanisms that regulate cocaine craving